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李振教授課題組 Angew：具有多刺激響應(yīng)性能的純聚合物室溫磷光材料
2023-08-21  來源：高分子科技

  刺激響應(yīng)性室溫磷光(RTP)材料由于其獨(dú)特的光電特性和對(duì)光、pH、機(jī)械力或溫度的不同響應(yīng)性能備受關(guān)注。然而，大多數(shù)報(bào)道的材料主要為需要苛刻生長條件的單晶，或摻雜聚合物體系。相對(duì)而言，多刺激響應(yīng)性的非摻雜聚合物RTP材料鮮見報(bào)道，主要原因在于合成困難、對(duì)不同刺激的可控性差等。


圖1 多刺激響應(yīng)共聚物體系設(shè)計(jì)示意圖


  近期，李振教授團(tuán)隊(duì)在前期有機(jī)小分子RTP材料系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，在同一分子鏈上引入萘和螺吡喃分別作為能量給體和受體，通過自身內(nèi)部三線態(tài)到單線態(tài)的F?rster能量轉(zhuǎn)移(FRET)，制備了一類非摻雜聚合物RTP材料，余暉壽命可達(dá)0.9秒。而且，該類共聚物中，螺吡喃的三種存在形式(SP、MC和MCH+)之間的轉(zhuǎn)換也分別通過光刺激或調(diào)節(jié)pH值得以實(shí)現(xiàn)，共聚物的余暉顏色呈現(xiàn)出從綠色到橙色的動(dòng)態(tài)可逆轉(zhuǎn)變。該多刺激響應(yīng)性聚合物已成功應(yīng)用于可編程防偽文件和識(shí)別信息加密，以提高信息存儲(chǔ)的安全性。該工作以“Multi-stimulus Room Temperature Phosphorescent Polymers Sensitive to Light and Acid cyclically with Energy Transfer”為題發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》上。


圖2 a) 310 nm紫外照射300 s過程中P5的時(shí)間依賴性磷光光譜；b) 可見光照射300 s過程中P5的時(shí)間依賴性磷光光譜；c) 紫外和可見光照射過程中I645/I520的變化趨勢(shì)；d) P5初始態(tài)、MC態(tài)、SP態(tài)RTP發(fā)射照片；e) 紫外和可見光交替照射過程中I645/I520的可逆變化趨勢(shì)。


  研究者首先探索了發(fā)色團(tuán)的微觀環(huán)境和分子間相互作用的影響，選定了聚丙烯酰胺作為聚合物骨架，制備了一系列螺吡喃含量不同的RTP共聚物。在這些聚合物體系中，基于自身的能量轉(zhuǎn)移，不僅可以獲得長余暉壽命發(fā)射，而且基于螺吡喃所特有的刺激敏感性，聚合物本身還實(shí)現(xiàn)了光學(xué)性能的光刺激(圖2)和酸堿刺激(圖3)響應(yīng)特性。


圖3。a) pH=1和pH=9時(shí)P5水溶液的紫外可見吸收光譜；b) P5水溶液紫外吸收強(qiáng)度的酸堿刺激循環(huán)性；c) P5酸堿熏蒸后的磷光發(fā)射光譜；d) P5初始狀態(tài)和酸堿熏蒸后的照片；e) P5酸堿循環(huán)熏蒸的余輝照片


圖4 多刺激響應(yīng)性RTP共聚物體系的應(yīng)用


  基于多刺激響應(yīng)聚合物體系余輝顏色可調(diào)的特點(diǎn)，研究者成功實(shí)現(xiàn)了不同的多重防偽平臺(tái)，可以在油墨、標(biāo)簽及信息存儲(chǔ)等方面加以應(yīng)用。該論文第一作者是天津大學(xué)分子聚集態(tài)科學(xué)研究院博士生楊玉琦，共同通訊作者為楊琨博士、唐本忠院士和李振教授。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202308848

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